UNIVERSIDAD DE ORIENTENÚCLEO DE ANZOÁTEGUI

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADASDEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

CURSOS ESPECIALES DE GRADO

ESTUDIO DE LOS PERFILES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA EN EL TRANSPORTE DE UNA CORRIENTE DE METANO, ETANO Y PROPANO A CONDICIONES

SUPERCRÍTICAS, A TRAVÉS DE DOS ESTACIONES DE BOMBEO CON DIFERENTES SEGMENTOS DE TUBERÍA

Realizado por:PERAZA ROJAS, ADA LUCIA

CASTILLO SALAZAR, CARMEN GREGORINA

ASESOR

__________________________Ing. José Rondón

Barcelona, enero de 2015

1. INTRODUCCIÓN

Un fluido supercrítico es un gas o líquido en condiciones de presión y temperatura superiores a las de su punto crítico. Se considera punto crítico aquél en el que la fase vapor y líquido se vuelven indistintas, esto es, la fase crítica, determinada normalmente por los parámetros: presión crítica, temperatura crítica y densidad crítica.

Un fluido supercrítico posee propiedades de disolvente que se parecen a las de un líquido, pero también exhibe propiedades de transporte parecidas a las de un gas. De esta manera, un fluido supercrítico no solo puede disolver solutos sino que también es miscible con los gases ordinarios y puede penetrar en los poros de los sólidos. Los fluidos supercríticos tienen una viscosidad más baja y un coeficiente de difusión más elevado que los líquidos. La densidad de un fluido supercrítico aumenta al aumentar la presión y, al aumentar la densidad, la solubilidad de un soluto en el fluido supercrítico aumenta de manera espectacular. El hecho de que las propiedades puedan ajustarse variando la presión y la temperatura tiene ventajas para la aplicación de estos fluidos como agentes de extracción.

Debido a sus propiedades únicas, la fase supercrítica se ha convertido en atractivo para el transporte de gas natural, la recuperación mejorada de petróleo, procesamiento de alimentos y productos de procesamiento farmacéuticos.

La baja viscosidad de la fase supercrítica; el dióxido de carbono supercrítico (en comparación con disolventes líquidos familiares), lo hace atractivo para la recuperación mejorada de petróleo (EOR), ya que puede penetrar a través de medios porosos (formación de depósito). Como el dióxido de carbono se disuelve en el aceite, se reduce la viscosidad del aceite-agua y la tensión interfacial, se hincha el aceite y pueden proporcionar un desplazamiento altamente eficiente si se logra la miscibilidad. Además, las sustancias se dispersan a lo largo de la fase densa rápidamente, debido a altos coeficientes de difusión. El dióxido de carbono es de particular interés en la tecnología de los fluidos supercríticos porque es barato, no inflamable, no tóxico, y sin olor. Las tuberías se han construido para el transporte de gas natural en la región de fase supercrítica debido a su mayor densidad, y esto también proporciona la ventaja añadida de no formación de líquidos en la tubería.

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La importancia del gas natural como recurso energético radica principalmente en el bajo impacto ambiental que tiene en el uso como combustible y que se trata de un recurso muy utilizado como materia prima para el sector industrial y como producto final para los sectores domestico y comercial. Por la abundancia de sus yacimientos y el bajo precio del producto, el valor de este hidrocarburo gaseoso ha aumentado significativamente a lo largo de las dos últimas décadas y, además, cuenta con un mercado internacional en continua expansión, previéndose un aumento de la demanda mundial de este hidrocarburo.

El proceso de la industria del gas, comprende una serie de etapas interdependientes que implican su producción, separación, tratamiento, extracción de líquidos, compresión y fraccionamiento para que el éste pueda ser utilizado en el sector industrial y doméstico. La compresión de gas en términos generales, consiste en el proceso mediante el cual se le aumenta la presión al gas metano seco para posteriormente ser enviado a sistemas de transporte y distribución. De esta manera, se facilita su transportación y distribución a través de un sistema de líneas de tuberías.

El Gas Natural se transporta entre los yacimientos y las áreas de consumo mediante gasoductos, tuberías de acero de gran diámetro, normalmente enterradas. Cuando no es posible el transporte por gasoductos, técnica o económicamente, el Gas Natural se licúa a 160ºC bajo cero, su volumen queda reducido 600 veces y se transporta en buques metaneros entre los países productores y consumidores. En el puerto receptor es descargado en las plantas o terminales de almacenamiento y regasificación, donde tras ser almacenado a presión atmosférica en grandes tanques criogénicos, es impulsado a alta presión y transformado de nuevo a su fase gas antes de ser inyectado en la red de gasoductos para su transporte a los centros de consumo, siendo estas instalaciones por su carácter subterráneo altamente respetuosas con el paisaje.

El inconveniente de la utilización de gasoductos para el transporte de gas es que cuando ocurren caídas de presión en el trayecto del fluido, él mismo puede sufrir cambios en su fase, generándose condensación de parte de los pesados de la mezcla, que acarrean en problemas operacionales en su transporte.

Hace ya varios años, se viene implementando una técnica que consiste en transportar el gas con pequeñas porciones de etano y propano pero a condiciones supercrítica, ya que bajo estas condiciones no se dan cambios de fase cuando se realizan cambios bruscos de presión a proceso isotérmico, con temperaturas por encima de la temperatura crítica.

La dificultad de este método es conocer el comportamiento de las propiedades termofísicas que va a tener el fluido dentro del tramo de la tubería cuando ocurre la caída de presión dentro del segmento. Por tal motivo, se realizará el estudio de los perfiles de presión y temperatura en el transporte de una corriente de metano, etano y propano a condiciones supercríticas, a través de dos estaciones de bombeo con diferentes segmentos de tubería.

Para lograr dicho objetivo se seguirán las siguientes pautas: primero se describirá el comportamiento de un fluido supercrítico mediante el uso de envolventes de fase. Luego se establecerán las condiciones de operación de la tubería y composición de la alimentación, a través del uso del simulador PIPEPHASE (necesitamos la versión a utilizar). Después se representará mediante envolventes de fase el impacto de la caída de presión y temperatura sobre la densidad y la velocidad del fluido, y por último se compararán los resultados obtenidos con el simulador PIPEPHASE, aplicando el simulador HYSYS 3.2 (es la versión que tenemos).

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo general

“Estudiar los perfiles de presión y temperatura en el transporte de una corriente de metano, etano y propano a condiciones supercríticas, a través de dos estaciones de bombeo con diferentes segmentos de tubería”

2.2 Objetivos específicos

1. Describir el comportamiento de un fluido supercrítico mediante el uso de envolventes de fase.

2. Establecer condiciones de operación de la tubería y composición de la alimentación, a través del uso del simulador PIPEPHASE (necesitamos la versión a utilizar).

3. Representar mediante envolventes de fase el impacto de la caída de presión y temperatura sobre la densidad y la velocidad del fluido.

4. Comparar los resultados obtenidos con el simulador PIPEPHASE, aplicando el simulador HYSYS 3.2 (es la versión que tenemos).